Prüfprozesseignung und Messunsicherheit mit Solara

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1 Prüfprozesseignung und Messunsicherheit mit Solara nach VDA Band 5 (. Auflage) Referent Stephan Conrad TEQ Training & Consulting GmbH Experts in Statistics Institut für Management und Fertigungsmesstechnik Six Sigma Academy <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 1 VDA Band 5 (. Auflage 010) <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH

2 Anwendungsbereich VDA Band 5 Der VDA Band 5 bezieht sich auf primär auf die Prüfung geometrischer Größen und wiederholbare Messungen Praxisnahe Vorgehensweisen zur Durchführung von Messsystemanalysen und zur Berechnung der Messunsicherheiten von Prüfprozessen. Bekannte Verfahren aus Messsystemanalyse übernommen Integration der Verfahren 1 (Cg, Cgk) und oder 3 (%GRR) Unterscheidung Messsystem und Messprozess in Anlehnung an Verfahren 1 und Konform mit ISO/CD Capability of Measurement Processes <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 3 Ursachen für Messabweichungen Ursachen für Messabweichungen im Ishikawa-(Fischgräten-)Diagramm Qualifikation physische Konstitution Motivation psychische Konstitution Material Disziplin Form Sorgfalt Oberfläche Messwert- verknüpfung mathemat. Modelle Zugänglichkeit Auswerte- Mensch Messobekt Umwelt methode Druck Temperatur statistische Methode Luftfeuchtigkeit Spannung Strom Verschmutzungen Beleuchtung Schwingungen Messergebnis berührungslos Empfindlichkeit Kalibrierung/ Oberflächen- Messbereich Justierung Stabilität beschaffenheit taktile Zeit/Kosten zufällige Art des ormals Antastung Messabweichungen Form Messpunkte- Stabilität nicht erfasste Lage Form/Position anordnung system. Messabw. Belastbarkeit Messpunkteanzahl Position Messbeständigkeit Einstellunsicherheit Auflösung Rechnereinsatz Messmethode Messmittel Aufnahmevorrichtung ormal <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 4

3 Bestimmung Messunsicherheit Allgemeine Vorgehensweise VDA 5 GUM x Analyse Prüfprozess: Benennung von Unsicherheitskomponenten x 1, x,, x i Mathematische Modellierung des Messprozesses u Ermittlung der Standardunsicherheiten durch Methode A oder Methode B ( x ),u ( x ), Ku ( ) u 1 x i Methode A Versuch Methode B Erfahrung u MS u MP Kombinierte Standardunsicherheit Messsystem u MS Kombinierte Standardunsicherheit Messprozess u MP u n MS = u(x i) i= 1 n ump = u(x i) i=1 Standardmess -unsicherheit u komb U Ermittlung der erweiterten Messunsicherheit U=k= u MP Erweiterte Messunsicherheit <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 5 Verfahren nach GUM Zusammenfassung Kapitel 8 Schritt 6 Ermitteln Sie die kombinierte Standardunsicherheit u c (y) für das Messergebnis y aus den Standardunsicherheiten und Kovarianzen, die den Eingangsschätzwerten zugeordnet sind. Wenn die Messung gleichzeitig mehrere Ausgangsgrößen liefert, berechnen Sie deren Kovarianzen. u c ( y) = u( x i, x ) i = 1 = 1 x i = u = i 1 xi i= 1 = i+ 1 xi 1 Schritt 7 = + u xi 1 x i= 1 = i+ 1 xi x 1 ( xi ) + u( x i,x ) x ( ) u( xi ) u( x ) r( x i,x ) i= i x Sensitivitätskoeffizienten <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 6

4 Vereinfachungen des VDA Band 5 Messsysteme sind ustiert Korrektionen sind hier nicht relevant Einflüsse werden phänomenologisch betrachtet Meist keine Korrelationen berechenbar oder andere Konzepte notwendig 1 u( x i,x ) = 0 uc ( y) = ciu( xi ) = u( xi ) i 1 i 1 xi x i 1 i 1 x = = + = = i Komponenten sind additiv (primär geometrische Größen) Sensitivitätskoeffizienten vernachlässigbar c ( ) ( ) y = u x i = = 1 uc xi i= 1 Konsequenz: otwendigkeit einer detaillierten Modellbildung entfällt u c = u 1 + u + u 3 + u i <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 7 Allgemeiner Ablauf Allgemeiner Ablauf zum achweis der Eignung von Messprozessen Eingangsinformation Beschreibung Ergebnis Angaben zum Messsystem, ggf. Prüfmerkmal und zu den ormalen (Referenzmaterialien) achweis der Messsystemeignung Erweiterte Messunsicherheit U MS Eignungskennwert Q MS Angaben zum Messprozess und Prüfmerkmal, incl. aller zu berücksichtigenden Unsicherheitskomponenten achweis der Messprozesseignung Erweiterte Messunsicherheit U MP Eignungskennwert Q MP Angaben zum Prüfmerkmal und die zugehörige Erweiterte Messunsicherheit U MP Konformitätsbewertung mit der Erweiterten Messunsicherheit Bereich der Übereinstimmung bzw. ichtübereinstimmung (s. DI E ISO 1453) Angaben aus Messsystem, Messprozess und zum Prüfmerkmal Laufende Überprüfung der Messprozesseignung Regelkarte mit berechneten Eingriffsgrenzen <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 8

5 VDA Band 5 (. Auflage) eue Formelzeichen eu Unsicherheitskomponente source of uncertainty Alt u CAL Kalibrierung des ormals / der Referenz MS calibration of reference u KAL u LI Linearitätsabweichungität i MS non-linearity it u LI u EVR Wiederholbarkeit (am ormal / an Referenz) MS repeatability (at reference) u W u EVO Wiederholbarkeit (am Prüfobekt) MP repeatability (at test obect) u EV u AV Vergleichbarkeit der Bediener (Bedienereinfluss) MP comparability of appraisers u Bed u GV Vergleichbarkeit der Messvorrichtungen (Messstellen) MP comparability of gages - u STAB Vergleichbarkeit zu unterschiedlichen Zeitpunkten MP comparability of times u STAB u IAi Wechselwirkung (-en) MP interaction(s) u WW u OBJ Inhomogenität des Prüfobekts MP inhomogeneity of test obect u OBJ u RE Auflösung der Anzeige / der Ablesung MS resolution u Aufl u T Temperatur MP temperature u Temp u REST weitere Einflüsse MS MP other influences - u MS kombinierte Standardunsicherheit (Messsystem) MS combined uncertainty (measurement system) u PM U MS erweiterte Messunsicherheit (Messsystem) MS extended uncertainty (measurement system) - u MP kombinierte Standardunsicherheit (Messprozess) MP combined uncertainty (measurement process) u PP U MP erweiterte t Messunsicherheit h it (Messprozess) MP extended d uncertainty t (measurement process) U (Diese Liste ist für die Unsicherheitskomponenten exemplarisch und nicht umfassend, sie kann/muss e nach Anwendungsfall angepasst werden) <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 9 Korrelation und Mehrfachbewertung Auflösung und Wiederholbarkeit keine Korrelation? In der Wiederholungsmessung ist die Auflösung schon enthalten ums = ucal + ure + ulin + uevr +... Aber: Bei großer Auflösung RE und kleiner Wiederholstreuung s EVR dominiert RE Konsequenz: Es wird alternativ u RE oder u EVR bewertet, e nachdem, welche Unsicherheit größer ist ums = ucal + ure + ulin + uevr +... Allgemein { u,u,u } +... ums =... + max RE EVR EVO + <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 10

6 Ablauf Eignung Messsystem Mehr Details <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 11 Ablauf Eignung Messsystem Mehr Details <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 1

7 Eignungsnachweis Messsystem - Vorbereitung <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 13 Eignungsnachweis Messsystem - Bewertung Fortsetzung Verfahren 1 mit mehreren ormalen <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 14

8 Eignungsnachweis Messsystem - Bewertung Fortsetzung Linearitätsstudie mit AOVA <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 15 Zusammenfassung Messsystem Bestimmung der Erweiterten Messunsicherheit des Messsystems und dessen Eignung ( Tabelle 1 ) <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 16

9 Ablauf Eignung weitere Einflüsse Mehr Details Fortsetzung Messproze ess <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 17 Eignungsnachweis Messprozess Hinweis Druckfehler im VDA Band 5 (. Auflage) Ist: u IAV Soll: u IAi <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 18

10 Standardunsicherheit Messprozess nach Methode A Typische Unsicherheitskomponenten des Messprozesses aus Versuchen (Methode A) Vorgehensweise analog zur statistischen Versuchsplanung (Design of Experiments, DOE, D-optimale Pläne) <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 19 Standardunsicherheit Messprozess nach Methode B Typische Unsicherheitskomponenten des Messprozesse aus Vorinformationen (Methode B) dürfte eine längere Diskussion werden Anschaulich: Berechne aus Vorgaben u OBJ und u T wenn relevant <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 0

11 Zusammenfassung Messprozess Bestimmung der Erweiterten Messunsicherheit des Messprozesses und dessen Eignung <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 1 Messunsicherheitsbudget und Ergebnisdarstellung Übersichtliche Auflistung der Komponenten im Messunsicherheitsbudget <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH

12 Stabilitätsüberwachung Fortsetzung Messproze ess Mehr Details <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 3 Messprozessmodelle Einflussgrößen 1. Auflösung der Anzeige u RE. Kalibrierunsicherheit u CAL oder Fehlergrenzen MPE 3. Einstellunsicherheit u BI oder Bias 4. Wiederholbarkeit it mit ormal(en) u EVR 5. Linearität mit ormalen u LI 6. Vergleichbarkeit der Bediener mit Serienteilen u AV 7. Wiederholbarkeit i ohne Bedienereinfluss i mit Serienteilen u EVO 8. Vergleichbarkeit gleicher Messsysteme (Messstellen) u GV 9. Vergleichbarkeit zu unterschiedlichen Zeitpunkten u Stab 10. Formabweichung / Oberflächen- Materialeigenschaft Messobekte u OBJ 11. Temperatur u T 1. Weitere Einflüsse u Rest Model A Kalibrierunsicherheit des ormals Model B Annahmeprüfung des Messprozesses für Standardmesssysteme Model C Abnahme-/ Annahmeprüfung von Messsystemen Model D1 Annahmeprüfung des Messprozesses mit Bedienereinfluss ohne Serienteileinfluss (Serienteile lageorientiert messen) Model D Annahmeprüfung des Messprozesses ohne Bedienereinfluss ohne Serienteileinfluss (Serienteile lageorientiert, halb / automatisch zugeführt) Model E1 Konformitäts- / Annahmeprüfung des Messprozesses mit Bedienereinfluss mit Serienteileinfluss Model E Konformitäts- / Annahmeprüfung des Messprozesses ohne Bedienereinfluss mit Serienteileinfluss (Serienteile halb / automatisch zugeführt) eige ure 1 Auflösung der Anze t ucal oder Kalibrierunsicherhei Fehlergrenzen MPE ubi oder Bias 3 Einstellunsicherheit it ormal(en) uevr 4 Wiederholbarkeit mi Messsystem 5 Linearität mit orma alen uli 6 Vergleichbarkeit der Bediener mit Serienteilen uav 7 Wiederholbarkeit oh hne Bedienereinfluß mit Serienteilen uevo 8 Vergleichbarkeit gle eicher Messsysteme (Messstellen) ugv 9 Vergleichbarkeit zu unterschiedlichen Zeitpunkten ustab 10 Formabweichung / Oberflächen- Materialeigenschaft Messobekte uobj Messprozess <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 4 11 Temperatur ut u Rest 1 Weitere Einflüsse

13 Messprozessmodelle Messprozessmodelle Model A Kalibrierunsicherheit des ormals Model B Annahmeprüfung des Messprozesses für Standardmesssysteme Model C Abnahme-/ Annahmeprüfung von Messsystemen Model D1 Annahmeprüfung des Messprozesses mit Bedienereinfluss ohne Serienteileinfluss (Serienteile lageorientiert messen) Model D Annahmeprüfung des Messprozesses ohne Bedienereinfluss ohne Serienteileinfluss (Serienteile lageorientiert, halb- / automatisch zugeführt) Model E1 Konformitäts- / Annahmeprüfung des Messprozesses mit Bedienereinfluss mit Serienteileinfluss Model E Konformitäts- / Annahmeprüfung des Messprozesses ohne Bedienereinfluss mit Serienteileinfluss (Serienteile halb- / automatisch zugeführt) Model A Kalibrierunsicherheit des ormals Model B Annahmeprüfung des Messprozesses für Standardmesssysteme Model C Abnahme-/ Annahmeprüfung von Messsystemen Model D1 Annahmeprüfung des Messprozesses mit Bedienereinfluss ohne Serienteileinfluss (Serienteile lageorientiert messen) Model D Annahmeprüfung des Messprozesses ohne Bedienereinfluss ohne Serienteileinfluss (Serienteile lageorientiert, halb / automatisch zugeführt) Model E1 Konformitäts- / Annahmeprüfung des Messprozesses mit Bedienereinfluss mit Serienteileinfluss Model E Konformitäts- / Annahmeprüfung des Messprozesses ohne Bedienereinfluss mit Serienteileinfluss (Serienteile halb / automatisch zugeführt) eige ure 1 Auflösung der Anze t ucal oder ubi oder Bias Kalibrierunsicherhei Fehlergrenzen MPE 3 Einstellunsicherheit it ormal(en) uevr 4 Wiederholbarkeit mi 5 Linearität mit orma alen uli 6 Vergleichbarkeit der Bediener mit Serienteilen uav 7 Wiederholbarkeit oh hne Bedienereinfluß mit Serienteilen uevo 8 Vergleichbarkeit gle eicher Messsysteme (Messstellen) ugv 9 Vergleichbarkeit zu unterschiedlichen Zeitpunkten ustab 10 Formabweichung / Oberflächen- Materialeigenschaft Messobekte uobj Messsystem Messprozess <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 5 11 Temperatur ut u Rest 1 Weitere Einflüsse solara Anwendungen solara <TEQ Vorlage 010_V01.pot/Stephan Conrad/ > Copyright TEQ GmbH 6

14 solara Messsystemanalyse <TEQ Vorlage 010_V01.pot/Stephan Conrad/ > Copyright TEQ GmbH 7 solara Prüfprozesseignung und Messunsicherheit nach VDA Band 5 <TEQ Vorlage 010_V01.pot/Stephan Conrad/ > Copyright TEQ GmbH 8

15 solara Messunsicherheit nach GUM <TEQ Vorlage 010_V01.pot/Stephan Conrad/ > Copyright TEQ GmbH 9 Seminarende Vielen Dank für Ihr Aufmerksamkeit Stephan Conrad <PPE_VDA_5_A_ pptx Stephan Conrad > Copyright TEQ Training & Consulting GmbH 30